第2章 第1节 电子的发现与汤姆孙模型

1、.第1节电子的发现与汤姆孙模型学 习 目 标知 识 脉 络1.理解物质构造早期探究的根本历程2知道阴极射线的产生及其本质，理解汤姆孙对阴极射线研究的方法及电子发现的意义重点、难点3理解汤姆孙原子模型重点物 质 结 构 的 早 期 探 究1古人对物质的认识1我国西周的“五行说认为万物是由金、木、水、火、土5种根本“元素组成的2古希腊的亚里士多德认为万物的本质是土、水、火、空气四种“元素，天体那么由第五种“元素“以太构成3古希腊哲学家德谟克利特等人建立了早期的原子论，认为宇宙间存在一种或多种微小的实体，叫做“原子2通过实验理解物质的构造11661年，玻意耳以化学实验为根底建立了科学的元素论219世

2、纪初，道尔顿提出了原子论，认为原子是元素的最小单位31811年，意大利化学家阿伏伽德罗提出了分子假说，指出分子可以由多个一样的原子组成319世纪初期形成的分子原子论认为，在物质的构造中存在着分子、原子这样的层次，宏观物质的化学性质决定于分子，而分子那么由原子组成原子是构成物质的不可再分割的最小颗粒，它既不能创生，也不能消灭 1玻意耳认为万物的本质是土、水、火、空气四种元素的元素论×2阿伏伽德罗提出分子可以由多个原子组成319世纪初期形成的原子论观点认为原子是构成物质的最小颗粒是不可分的试简述道尔顿提出原子论的根据【提示】18世纪一系列重要的实验结果，如化学反响遵从质量守恒定律，元素形

3、成化合物时遵从定比定律、倍比定律等，启示人们推想物质是由一些不可消灭的微粒构成的，而且各种不同的元素微粒按照一定的比例形成化合物，在此根底上，19世纪初，道尔顿提出了原子论，认为原子是元素的最小单元电 子 的 发 现 及 汤 姆 孙 模 型1阴极射线：科学家在研究稀薄气体放电时发现，当玻璃管内的气体足够稀薄时，阴极发出一种射线，这种射线能使玻璃管壁发出荧光，这种射线称为阴极射线2汤姆孙对阴极射线本质的探究1通过实验：巧妙利用静电偏转力和磁场偏转力相抵消等方法，确定了阴极射线粒子的速度，并测量出了粒子的比荷2换用不同材料的阴极和不同的气体，所得粒子的比荷一样，这说明不同物质都能发射这种带电粒子，

4、它是各种物质中共有的成分3结论1阴极射线是带电粒子流2不同物质都能发射这种带电粒子，它是各种物质中共有的成分，比最轻的氢原子的质量还要小得多，汤姆孙将这种带电粒子称为电子3电子的发现说明原子具有一定的构造，即原子是由电子和其他物质组成的4电子发现的意义：电子的发现揭开了认识原子构造的序幕519世纪末微观世界三大发现11895年伦琴发现了X射线；2X射线发现后不久，贝克勒尔发现了放射性；31897年汤姆孙发现了电子6汤姆孙的原子模型原子带正电的部分充满整个原子，很小很轻的电子镶嵌在球体的某些固定位置，正像葡萄干嵌在面包中那样1电子的发现，说明原子具有一定的构造2电子是第一种被人类发现的微观粒子3

5、电子的发现，是19世纪末的三大著名发现之一为什么汤姆孙要通过电场和磁场研究阴极射线？【提示】当时对阴极射线本质的认识存在两种认识：一是认为是带电粒子，二是认为是以太波而汤姆孙认为阴极射线是带电粒子，而带电粒子可受电场力和磁场力1对阴极射线的认识1现象：真空玻璃管两极加上高电压，玻璃管壁上发出荧光及管中物体在玻璃壁上的影2命名：德国物理学家戈德斯坦将阴极发出的射线命名为阴极射线3猜测阴极射线是一种电磁辐射阴极射线是带电微粒4验证：英国物理学家汤姆孙让阴极射线在电场和磁场中偏转，发现阴极射线带负电并测出了粒子的比荷进而发现电子5实验：密立根通过“油滴实验准确测定了电子的电荷量和电子的质量2电子比荷

6、的测定方法1让带电粒子通过互相垂直的电场和磁场如图2­1­1甲，让其做匀速直线运动，根据二力平衡，即F洛F电BqvqE，得到粒子的运动速度v.甲乙图2­1­12撤去电场如图乙，保存磁场，让粒子单纯地在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力，即Bqvm，根据轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径r.3由以上两式确定粒子的比荷表达式：.1多项选择如图2­1­2所示，一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，假设在管的正下方放一通电直导线AB时，发现射线径迹向下偏转，那么 【导学号：64772023】图2­1­2A导线中的电流由A流向B

7、B假设要使电子束的径迹往上偏转，可以通过改变AB中的电流方向来实现C电子束的径迹与AB中的电流方向无关D假设将直导线AB放在管的正上方，电流方向不变，那么电子束的径迹将向上偏【解析】阴极射线是高速电子流，由左手定那么判断可知，磁场垂直纸面向里，由安培定那么可知，导线AB中的电流由B流向A，且改变AB中的电流方向时可以使电子束的轨迹往上偏假设电流方向不变，将导线AB放在管的上方，由左手定那么可以判断，电子束的轨迹将向上偏故B、D均正确【答案】BD2带电粒子的比荷是一个重要的物理量某中学物理兴趣小组设计了一个实验，探究电场和磁场对电子运动轨迹的影响，以求得电子的比荷，实验装置如图2­1&

8、#173;3所示其中两正对极板M1、M2之间的间隔 为d，极板长度为L.图2­1­3他们的主要实验步骤如下：A首先在两极板M1、M2之间不加任何电场、磁场，开启阴极射线管电源，发射的电子束从两极板中央通过，在荧光屏的正中心处观察到一个亮点；B在M1、M2两极板间加适宜的电场：加极性如下图的电压，并逐步调节增大，使荧光屏上的亮点逐渐向荧光屏下方偏移，直到荧光屏上恰好看不见亮点为止，记下此时外加电压为U.请问本步骤的目的是什么？C保持步骤B中的电压U不变，对M1、M2区域加一个大小、方向适宜的磁场B，使荧光屏正中心处重现亮点试问外加磁场的方向如何？【解析】步骤B中电子在M1、M

9、2两极板间做类平抛运动，当增大两极板间电压时，电子在两极板间的偏转位移增大当在荧光屏上看不到亮点时，电子刚好打在下极板M2靠近荧光屏端的边缘，那么2，.由此可以看出这一步的目的是使粒子在电场中的偏转位移成为量，就可以表示出比荷步骤C加上磁场后电子不偏转，电场力等于洛伦兹力，且洛伦兹力方向向上，由左手定那么可知磁场方向垂直于纸面向外【答案】见解析测量带电粒子比荷常用的两种方法方法一：利用磁偏转测比荷，由qvBm得，只需知道磁感应强度B、带电粒子的初速度v和偏转半径R即可方法二：利用电偏转测比荷，偏转量yat2·2，故.所以在偏转电场U、d、L时，只需测量v和y即可学业分层测评四建议用时

10、：45分钟学业达标1多项选择以下说法正确的选项是A汤姆孙研究阴极射线，用测定粒子比荷的方法发现了电子B电子的发现证明了原子是可分的C汤姆孙认为原子里面带正电荷的物质应充满整个原子，而带负电的电子，那么镶嵌在球体的某些固定位置D汤姆孙认为原子里面带正电荷的物质都集中在原子中心一个很小的范围内【解析】通过物理学史可得，选项A正确；根据电子发现的重要意义可得，选项B正确；选项C描绘的是汤姆孙原子模型，选项C正确，D错误【答案】ABC2人们对原子构造的认识有一个不断深化的过程，以下先后顺序中符合史实的是 【导学号：64772091】道尔顿提出的原子论德谟克利特的古典原子论汤姆孙提出的葡萄干面包原子模型

11、ABC D【解析】对于探究构成物质的最小微粒，古希腊哲学家德谟克利特建立了早期的原子论，19世纪初，道尔顿提出了原子论，汤姆孙发现电子后，提出了葡萄干面包模型，应选项B正确【答案】B3多项选择汤姆孙对阴极射线的探究，最终发现了电子，由此被称为“电子之父关于电子的说法正确的选项是A任何物质中均有电子B不同的物质中具有不同的电子C电子的质量比最轻的氢原子的质量小得多D电子是一种粒子，是构成物质的根本单元【解析】汤姆孙对不同材料的阴极发出的射线进展研究，均为一样的粒子电子，所以选项A正确，选项B错误；电子是构成物质的根本单元，其质量是氢原子质量的应选项C、D均正确【答案】ACD4关于阴极射线的本质，

12、以下说法正确的选项是 【导学号：64772092】A阴极射线本质是氢原子B阴极射线本质是电磁波C阴极射线本质是电子D阴极射线本质是X射线【解析】汤姆孙经过大量的实验，证明阴极射线是带电的粒子流，并称组成粒子流的粒子为电子，应选C.【答案】C5对于电子的发现，以下说法中正确的选项是A汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了原子B汤姆孙通过实验测定了阴极射线的比荷值C密立根通过油滴实验测定了阴极射线的比荷值D原子的葡萄干面包模型是道尔顿提出的【解析】1897年汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了电子，并测出了电子的比荷，提出了葡萄干面包模型，应选B.【答案】B6多项选择关于空气的导电性能，以下说法正确的选

13、项是 【导学号：64772093】A空气导电，是因为空气分子中有的带正电，有的带负电，空气分子在强电场作用下向相反方向运动B空气可以导电，是因为空气分子在射线或强电场作用下电离C空气密度越大，导电性能越好D空气越稀薄，越容易发出辉光【解析】空气是由多种气体组成的混合气体，在正常情况下，气体分子不带电显中性，是较好的绝缘体但在射线、受热及强电场作用下，空气分子被电离，才具有导电性能，且空气密度较大时，电离的自由电荷很容易与其他空气分子碰撞，正、负电荷重新复合，难以形成稳定的放电电流，因此电离后的自由电荷在稀薄气体环境中导电性能更好，综上所述，答案为B、D.【答案】BD7如图2­1

14、73;4是电子射线管示意图，接通电源后，电子射线由阴极沿x轴正方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线要使荧光屏上的亮线向下z轴负方向偏转，可以加一磁场，磁场的方向沿_轴正方向，也可以加一电场，电场的方向沿_轴正方向. 【导学号：64772024】图2­1­4【解析】由于电子沿x轴正方向运动，假设所受洛伦兹力向下，使电子射线向下偏转，由左手定那么可知磁场方向应沿y轴正方向；假设所加电场使电子射线向下偏转，所受电场力方向向下，那么所加电场方向应沿z轴正方向【答案】yz8如图2­1­5所示，有一混合正离子束先后通过正交电磁场区域和匀强磁场区域，假如这束正离子束在区

15、域中不偏转，进入区域后偏转半径R一样，那么它们一定具有一样的_和_图2­1­5【解析】正交电磁场区域实际上是一个速度选择器，这束正离子在区域中均不偏转，说明它们具有一样的速度在区域中半径一样，R，所以它们应具有一样的比荷【答案】速度比荷才能提升9多项选择如图2­1­6所示是阴极射线显像管及其偏转线圈的示意图显像管中有一个阴极，工作时它能发射阴极射线，荧光屏被阴极射线轰击就能发光安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场，可以使阴极射线发生偏转以下说法中正确的选项是图2­1­6A假如偏转线圈中没有电流，那么阴极射线应该打在荧光屏正中的O点B假如要

16、使阴极射线在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上A点，那么偏转磁场的方向应该垂直纸面向里C假如要使阴极射线在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上B点，那么偏转磁场的方向应该垂直纸面向里D假如要使阴极射线在荧光屏上的位置由B点向A点挪动，那么偏转磁场磁感应强度应该先由小到大，再由大到小【解析】偏转线圈中没有电流，阴极射线沿直线运动，打在O点，A正确由阴极射线的电性及左手定那么可知B错误，C正确由R可知，B越小，R越大，故磁感应强度应先由大变小，再由小变大，故D错误【答案】AC10多项选择如图2­1­7所示是汤姆生的气体放电管的示意图，以下说法中正确的选项是 【导学号：64772025】汤

17、姆生的气体放电管的示意图图2­1­7A假设在D1、D2之间不加电场和磁场，那么阴极射线应打到最右端的P1点B假设在D1、D2之间加上竖直向下的电场，那么阴极射线应向下偏转C假设在D1、D2之间加上竖直向下的电场，那么阴极射线应向上偏转D假设在D1、D2之间加上垂直纸面向里的磁场，那么阴极射线打到右端的P2点【解析】实验证明，阴极射线是电子，它在电场中偏转时应偏向带正电的极板一侧，可知选项C正确，选项B的说法错误加上磁场时，电子在磁场中受洛伦兹力，要发生偏转，因此选项D正确当不加电场和磁场时，由于电子所受的重力可以忽略不计，因此不发生偏转，选项A的说法正确【答案】ACD11为

18、测定带电粒子的比荷，让这个带电粒子垂直飞进平行金属板间，匀强电场的场强为E，在通过长为L的两金属板间后，测得偏离入射方向的间隔 为d，假如在两板间加垂直电场方向的匀强磁场，磁场方向垂直粒子的入射方向，磁感应强度为B，那么离子恰好不偏离原来方向，求比荷的值为多少？【解析】只加电场时，在垂直电场方向d2加磁场后，粒子做直线运动，那么qv0BEq ，即v0.联立解得：.【答案】12如图2­1­8所示为美国物理学家密立根测量油滴所带电荷量装置的截面图，两块程度放置的金属板间距为d，油滴从喷雾器的喷嘴喷出时，由于与喷嘴摩擦而带负电，油滴分布在油滴室中，在重力作用下，少数油滴通过上面金属板的小孔进入平行金属板间，当平行金属板间不加电压时，由于受到气体阻力的作用，油滴最终以速度v1竖直向下匀速运动；当上板带正电，下板带负电，两